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转动惯量的测定 对下圆盘的摆角有何要求

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  在下圆盘上放上待测圆环,注意使圆环的质心恰好在转动轴上,测量系统的转动惯量。测量圆环的质量和内、外直径 。利用式求出圆环的转动惯量 。并与理论值进行比较,求出相对误差。

  恰当选择测量仪器和用具,减小测量不确定度。自拟实验步骤,确保三线摆的上、下圆盘的水平,使仪器达到最佳测量状态。

  转动三线摆上方的小圆盘,使其绕自身轴转一角度α,借助线的张力使下圆盘作扭摆运动,而避免产生左右晃动。自己拟定测 的方法,使周期的测量不确定度小于其它测量量的不确定度。利用式,求出 ,并推导出不确定度传递公式,计算的不确定度。

  将质量和形状尺寸相同的两金属圆柱重叠起来放在下圆盘上,注意使质心与下圆盘的质心重合。测量转动轴通过圆柱质心时,系统的转动惯量 。然后将两圆柱对称地置于下圆盘中心的两侧。测量此时系统的转动惯量 。 测量圆柱质心到中心转轴的距离计算,并与测量值比较。

  实际情况下,不规则刚体的转动惯量往往难以精确计算,需要通过实验测定。测定刚体转动惯量的方法很多,常用的有三线摆、扭摆、复摆等。

  三线摆是通过扭转运动测定物体的转动惯量,其特点是物理图像清楚、操作简便易行、适合各种形状的物体,如机械零件、电机转子、枪炮弹丸、电风扇的风叶等的转动惯量都可用三线摆测定。这种实验方法在理论和技术上有一定的实际意义。

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  下圆盘的摆角要小于10°。因为在三线摆法测定物体转动惯量公式推导过程中应用了。

  转动惯量(Moment of Inertia)是刚体绕轴转动时惯性(回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性)的量度,用字母I或J表示。

  在经典力学中,转动惯量(又称质量惯性矩,简称惯距)通常以I 或J表示,SI 单位为 kg·m。对于一个质点,I = mr,其中 m 是其质量,r 是质点和转轴的垂直距离。转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量,可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性,用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。

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